(57)【要約】【課題】  高い成形精度が要求される光学素子などをプレス成形するのに適したモールドプレス成形型を提案すること。【解決手段】  モールドプレス成形型５０は、上型５１、下型５２および胴型５３を備え、下型５２は下型支持台５５の上面部分５５ａに沿って摺動可能な状態で支持されている。上面部分５５ａおよび当該上面部分に接している下型５２の底面５２ｅのうち、少なくとも一方の面には固体潤滑膜を形成するなどの潤滑処理が施されている。型閉め時に下型５２が上昇して上型側の胴型５３に差し込まれ、上型５１と下型５２の同軸状態が形成される。軸ずれなどが発生している場合には胴型５３の下端面５３ｇが下型５２の外周縁部分に接触するが、胴型５３によってガイドされた下型５２が水平方向に移動して胴型５３に円滑に差し込まれる。胴型５３と下型５２の摺動部分に噛み込み、かじりが生ずることなく上下の型５１、５２の同軸状態が精度良く形成される。【選択図】  図２
2006083026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の型、第２の型および胴型を有し、
前記第１の型および前記第２の型は、型閉め・型開き方向に対向配置されており、
前記第１の型は、前記胴型に対して、前記型閉め・型開き方向に直交する直交方向の相対位置が予め規制されており、
前記第１の型および前記胴型、または、前記第２の型が、前記直交方向に摺動可能な摺動可能部材とされ、
当該摺動可能部材の摺動抵抗を低減するための潤滑処理が施されており、
型閉め時に、前記胴型が前記第２の型に機械的に係合して前記摺動可能部材が摺動し、前記第１の型と前記第２の型の軸心が一致するようになっているモールドプレス成形型。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の型を前記摺動可能部材としたことを特徴とするモールドプレス成形型。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記摺動可能部材を摺動可能な状態で支持している支持面、および／または、当該支持面に接触している前記摺動部材の側の接触面に、前記潤滑処理が施されていることを特徴とするモールドプレス成形型。
【請求項４】
対向する成形面を持つ上型および下型と、
前記上型および前記下型をそれぞれ支持し、且つ、いずれか一方を水平移動可能に支持する上型支持部材および下型支持部材と、
前記上型および前記下型の何れか一方を包囲し、他方の接近、離間をガイドする胴型とを有し、
前記水平移動可能に支持された前記上型または前記下型が、前記上型支持部材または前記下型支持部材に対して水平移動できるよう、前記上型と前記上型支持部材、または前記下型と前記下型支持部材の接触面に、潤滑処理が施されているモールドプレス成形型。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
前記潤滑処理は固体潤滑膜によるものであることを特徴とするモールドプレス成形型。
【請求項６】
請求項５において、
前記固体潤滑膜を形成している固体潤滑剤は、グラファイト、二硫化モリブデン、または窒化ホウ素であることを特徴とするモールドプレス成形型。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
前記第１の型、前記第２の型および前記胴型を備えた成形型、または、前記上下の型および前記胴型を備えた成形型を複数組備えていることを特徴とするモールドプレス成形型。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちのいずれかの項に記載のモールドプレス成形型を用いて成形体をプレス成形することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
プレス成形に先立って、成形素材を予熱すると共に、型開き状態の前記モールドプレス成形型を予熱し、予熱後の成形素材を予熱後の前記モールドプレス成形型に供給してプレス成形を行うことを特徴とする成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス等の成形素材をプレス成形するために、上型、下型および胴型を備えたモールドプレス成形型に関し、特に、型閉め時における上下の型の偏心（水平方向シフトおよびティルト）を防止して、光学素子などのような高い形状精度が要求される成形体をプレス成形可能なモールドプレス成形型に関するものである。また、本発明は、かかるモールドプレス成形型を用いた成形体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス素材を用いて非球面レンズなどの光学素子を製造する方法として、得ようとする成形体の形状に対応した成形面を備えた上型および下型によって、加熱して軟化状態とした成形素材をプレス成形し、上下の型の成形面を転写するモールドプレス法が知られている。また、モールドプレス法を実施するために用いる成形型の成形面の高温劣化を防止し、成形サイクルタイムを短縮化するために、成形型と成形素材をそれぞれ別に予熱し、予熱された成形素材を成形型に導入して直ちにプレス成形を行う方法が知られている。
【０００３】
このような方法は、例えば、下記の特許文献１に開示されている。この公報に開示の方法では、ガラス素材および成形型を予熱しておくことにより、ガラス素材を下型に供給後、直ちに上下型の型閉めを開始してプレス成形を行い、成形型をガラス転移点以下まで冷却し、型開きを行ってガラス成形体を取り出すようにしている。この方法を採用すれば、サイクルタイムを短縮して生産性を維持しつつ、面精度の優れたガラス成形体の成形が可能である。
【０００４】
ここで、上下の型が精度良く同軸状態となるように、胴型と、これによってガイドされる上型あるいは下型の摺動面とのクリアランスは狭く設定されている。このために、プレスのための型閉め時に、胴型と、これによってガイドされる上型あるいは下型との摺動面部分にかじりが発生し、適正なプレス動作が阻害されるおそれがある。摺動面部分のかじりを防止するために、例えば、下記の特許文献２では、胴型と、これによってガイドされる上型の摺動面部分が炭素膜などを用いた潤滑面とされている。
【特許文献１】特開平１１−１７１５６４号公報
【特許文献２】特開平  ７−２５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、小型撮像機器や、光ピックアップなどに用いられる光学素子は、光学的な要求性能が非常に高い。モールドプレスによりかかる要求を満す成形体を製造するためには、上下の成形型の同軸性を、連続プレス工程の間を通じて極めて高く維持することが求められる。例えば、上型と下型の相互の水平方向のズレ（シフト）は、10ミクロン以内、好ましくは５ミクロン以内、相互の倒れ（ティルト）角は、５分以内、好ましくは２分以内であることが要求される。従って、胴型と上下の型のクリアランスは、最大でも10ミクロン以下となり、この状況下で確実に上下型の接近が連続的に行われなくてはならない。しかしながら、このような狭いクリアランスでの摺動を維持して、数百〜数万回もの連続プレスを行うことは一般に困難である。
【０００６】
特に、特許文献１に開示されている方法では、型開き状態の成形型を予熱し、予熱状態で型閉めを行うので、上下の型の同軸性を保持することが一層困難である。すなわち、上型および下型は、それぞれ支持部材によって支持され、いずれか一方が、上下動可能となるよう、型閉め機構の主軸に固定されている。この状態で上型と下型をそれぞれ、プレス成形に適した温度となるまで予熱すると、上下の型の支持部材がそれぞれ熱膨張して熱変形する。例えば、成形素材がガラスの場合には、400℃〜800℃の高温となるように予熱されるので、このような状態で、上下型の同軸性を精度高く維持することは極めて困難である。
【０００７】
さらに、特許文献１に開示されているように、生産効率を向上するためは、上型と下型を複数支持し、同時に複数のプレス成形を行うことが望ましい。しかしながら、このような装置を用いると、上型、下型は支持部材などの熱変形により、それぞれ僅かに位置変位する。この変位量は、各型の、プレス主軸との距離によっても異なり、また、成形素材の種類によって選択されるプレス温度によっても異なる。さらに、それぞれ単一の上型支持部材、下型支持部材に複数の上型、下型を支持させれば、上下の支持部材は単一の型を支持している支持部材よりも寸法が大きいので、熱変形も大きい。このため、そこに配置された複数の上型、下型のそれぞれが、正確に軸を一致させた状態で接近、密着する状態を、連続プレス工程を通じて維持することは困難を極める。
【０００８】
モールドプレス成形において成形型の同軸性が精度良く維持されていないと、下型と胴型の間に擦れやかじりが生ずる。プレス時には大きな荷重が作用するので、擦れやかじりが発生すると、成形体にかかるべき荷重が胴型、下型間に吸収され、プレス圧力が成形体に不均一に作用し、面精度、肉厚精度の劣化や、胴型、下型の破損などが生じる。また、擦れやかじりによって生じた磨耗粉が成形体に付着すると、成形体は外観不良となる。更に、こうした擦れやかじりが発生すると、胴型と下型間のクリアランスが所定範囲を超え、結果として胴型による下型の位置規制が緩くなる。これは、上型と下型の同軸性が失われることを意味し、上型と下型間の水平方向のズレ（シフト）や、上型と下型の相対的な傾き（倒れ）が生じる。特に成形体が光学素子である場合には、深刻な性能劣化となる。
【０００９】
ここで、特許文献２では、上下の型と胴型の摺動面を潤滑面としてかじりを防止しているが、上下型の同軸性の劣化に対しては有用なものではない。
【００１０】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、成形体を高精度でプレス成形するために、上下の型の同軸性を高い精度で維持可能なモールドプレス成形型を提案することにある。
【００１１】
また、本発明の課題は、かかる新しいモールドプレス成形型を用いた成形体の製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明のモールドプレス成形型は、第１の型、第２の型および胴型を有し、前記第１の型および前記第２の型は、型閉め・型開き方向に対向配置されており、前記第１の型は、前記胴型に対して、前記型閉め・型開き方向に直交する直交方向の相対位置が予め規制されており、前記第１の型および前記胴型、または、前記第２の型が、前記直交方向に摺動可能な摺動可能部材とされ、当該摺動可能部材の摺動抵抗を低減するための潤滑処理が施されており、型閉め時に、前記胴型が前記第２の型に機械的に係合して前記摺動可能部材が摺動し、前記第１の型と前記第２の型の軸心が一致するようになっていることを特徴としている。
【００１３】
例えば、前記第２の型を前記摺動可能部材とした場合には、型閉め時に、胴型が第２の型に機械的に係合して当該第２の型が胴型によってガイドされる際に、これらの間に軸ずれが生じている場合には、胴型によって第２の型が型閉め・型開き方向に直交する方向に摺動して、上型と同軸状態となるようにその位置が補正される。また、第２の型のかかる摺動時の摺動抵抗を低減するための潤滑処理が施されているので、第２の型の移動も円滑に行われる。よって、型閉め時に第２の型および胴型に無理な力が作用することなく、精度良く第１の型と第２の型の同軸性が確保される。
【００１４】
ここで、前記摺動可能部材を摺動可能な状態で支持している支持面、および／または、当該支持面に接触している前記摺動部材の側の接触面に、前記潤滑処理を施しておけば良い。
【００１５】
また、一般的に、第１および第２の型は上下方向に対向配置された構成とされる。この場合、本発明によるモールドプレス成形型は、対向する成形面を持つ上型および下型と、
前記上型および前記下型をそれぞれ支持し、且つ、いずれか一方を水平移動可能に支持する上型支持部材および下型支持部材と、前記上型および前記下型の何れか一方を包囲し、他方の接近、離間をガイドする胴型とを有し、前記水平移動可能に支持された前記上型または前記下型が、前記上型支持部材または前記下型支持部材に対して水平移動できるよう、前記上型と前記上型支持部材、または前記下型と前記下型支持部材の接触面に、潤滑処理が施されたものとすることができる。
【００１６】
次に、前記潤滑処理としては耐熱性、耐久性の高い固体潤滑膜を用いることが望ましい。固体潤滑膜を形成する固体潤滑剤としては、グラファイト、二硫化モリブデン、または窒化ホウ素を用いることができる。
【００１７】
本発明のモールドプレス成形型は、型閉め時における第１の型および第２の型同士の同軸性を精度良く維持できるので、特に、複数組の成形型を備えたモールドプレス成形型において、本発明は顕著な効果をもたらす。前述の通り、複数の成形型を備えた、上下の支持部材を加熱するとき、支持部材などの熱変形による個々の成形型の位置変位は、個々の成形型の配置位置、適用温度など、多くの要因により異なったものとなる。このとき、本発明によれば、個々の成形型において、個々の胴型と第２の型（上型あるいは下型）との相互作用によって自動的に位置補正が行われ、複数組の全てにおいて第１および第２の型（または上型および下型）の同軸性が確保できる。よって、複数組の成形型を備えたモールドプレス成形型に適用するのに適している。
【００１８】
この場合、各成形型の前記第１の型を、共通の前記第１の型支持部材によって支持し、各成形型の前記第２の型を、共通の前記第２の型支持部材によって支持した構成を採用することができる（あるいは、各成形型の前記上型を共通の上型支持部材によって支持し、各成形型の前記下型を共通の前記下型支持部材によって支持した構成を採用することができる。）。また、この場合には、当然、プレス主軸から距離の離れた位置にある成形型は、位置変位が大きくなるが、本発明によれば、第１および第２の型の相対位置（上型および下型の相対位置）は、十分に同軸性をもったものとすることができる。
【００１９】
次に、本発明による成形体の製造方法は、上記構成のモールドプレス成形型を用いて成形体をプレス成形することを特徴としている。本発明の方法では、対向している一対の型を高い精度で同軸状態に維持できるので、成形体を精度良く製造することができる。
【００２０】
また、型閉め時に一方の型を型閉め方向と直交する方向に摺動させて他方の型との同軸性を確保しているので、プレス成形に先立って、成形素材を予熱すると共に、型開き状態の前記モールドプレス成形型を例えば300℃以上に予熱し、予熱後の成形素材を予熱後の前記モールドプレス成形型に供給してプレス成形を行う成形体の製造方法に用いるのに適している。モールドプレス成形型を予熱することによる熱変形で双方の型の同軸性が損なわれた場合でも、型閉め時に、一方の型が移動して他方の型と同軸となる位置に自動的に補正される。よって、常に双方の型の同軸性が確保され、高い精度で成形素材をプレス成形することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、一対の型の一方を型閉め・型開き方向に直交する方向に摺動可能にし、その摺動抵抗を低減するための潤滑処理を施してある。また、型閉め時には、摺動可能とされた一方の型が胴型と機械的に係合して摺動可能である。したがって、双方の型の間に軸ずれが発生している場合においても、型閉め時に、摺動可能とされた一方の型が胴型と機械的に係合してガイドされ、他方の型と同軸状態になるように自動的に位置が補正される。また、潤滑処理が施されて摺動抵抗が低減されているので、型閉め時に第１の型、第２の型あるいは胴型に無理な力が作用することを防止でき、これらの間に擦れやかじりが生ずることも回避できる。よって、本発明によれば、常に、高い形状精度で成形素材をプレス成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したモールドプレス成形型を備えたプレス成形装置の実施の形態を説明する。
【００２３】
（全体構成）
図１は本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の概略平断面図である。この図に示すように、プレス成形装置１０は、加熱室２０および成形室３０と、これらの間を連通している通路４０とを備えている。加熱室２０、成形室３０および通路４０の内部空間は外部から遮断された密閉空間であり、ステンレススチールその他の部材により、この密閉空間の外壁を形成し、シーリング材によって、その気密性が保証されている。加熱室２０、成形室３０および通路４０の内部空間は、光学ガラスの成形時には、窒素ガスなどの非酸化性ガス雰囲気とされる。
【００２４】
加熱室２０は、供給されるガラスプリフォームＧをプレスに先立って予備加熱するための領域であり、ここには、ガラス加熱装置２２と、ガラスプリフォーム供給用のハンドラ（以下、供給ハンドラ２３という）と、外部からガラスプリフォームＧを加熱室２０内へ供給するための搬入部２１が設置されている。搬入部２１は、気密性を維持しつつガラスプリフォームＧを搬入するために、図示しない搬入室を備えており、外部から供給されたガラスプリフォームをここに搬入し、この内部を非酸化性ガスで充填した後に、加熱室２０側の扉を開けて順次ガラスプリフォームＧを内部へ搬入する。
【００２５】
供給ハンドラ２３は、搬入部２１から搬入されるガラスプリフォームＧを、ガラス加熱装置２２による加熱領域に搬送し、加熱後のガラスプリフォームを成形室３０へ搬送する。供給ハンドラ２３は、そのアーム２４の先端に浮上皿２５を備え、その上でガラスプリフォームＧを気体によって浮上させながら保持する。本例では、加熱室２０内に固定される駆動部２３ａによって、浮上皿２５を備えるアーム２４が水平に支承され、アーム２４は略９０度の回転角をもって水平方向に回動される。また、アーム２４は、駆動部２３ａを中心とした半径方向に出退可能に構成されており、これによって、保持したガラスプリフォームＧを成形室３０に搬送することができる。
【００２６】
ガラス加熱装置２２は、供給されたガラスプリフォームＧを所定の粘度に相応する温度にまで加熱するためのものである。ガラスプリフォームＧを安定して一定の温度まで昇温するために、抵抗素子を用いた抵抗加熱による加熱装置を用いることが好ましい。ガラス加熱装置２２は、図で示すように、アーム２４上に保持したガラスプリフォームの移動軌跡下に設置され、アーム２４によるガラスプリフォームの搬送中に、該ガラスプリフォームを加熱することができる。アーム２４をガラス加熱装置２２上で所定時間停止し、ガラスを加熱するようにしても良い。これらの事項は、対象となるガラスの加熱に必要な時間に応じて決定される。
【００２７】
一方、成形室３０は、加熱室２０において予備加熱されたガラスプリフォームＧをプレスして、所望の形状のガラス（以下、光学ガラスＧ１という）を成形するための領域であり、ここには、プレス装置３３と、光学ガラスＧ１の搬出用のハンドラ（以下、搬出ハンドラ３２という）と、プレス成形された光学ガラスを外部へ搬出するための搬出部３１が設置されている。搬出部３１は、成形室３０の気密性を維持しつつ光学ガラスＧ１を外部へ搬出するために、非酸化性ガスが充填された図示しない搬出室を備えている。搬出ハンドラ３２から渡された光学ガラスＧ１は、この搬出室に一旦搬入されてから外部に搬出される。
【００２８】
プレス装置３３は、供給ハンドラ２３によって加熱室２０から搬送されるガラスプリフォームＧを受け入れ、これをプレスして所望の形状の光学ガラスＧ１を成形する。プレス装置３３は、上型及び下型を含むモールドプレス成形型５０を備えており、その間に供給されたガラスプリフォームＧをそれらの成形面によってプレスする。モールドプレス成形型５０の周囲には、これを加熱するための型加熱装置３４が設置されている。型加熱装置３４の好ましい実施態様は、高周波誘導を用いた加熱方式のものである。ガラスプリフォームＧのプレスに先立って、モールドプレス成形型５０をこの型加熱装置３４によって加熱し、所定の温度に維持する。プレス時におけるモールドプレス成形型５０の温度は、予熱されたガラスプリフォームの温度と略同じであっても、又はそれよりも低いものであっても良い。
【００２９】
搬出ハンドラ３２は、プレス装置３３によってプレスされた光学ガラスＧ１を、搬出部３１へ受け渡すものである。搬出ハンドラ３２は、駆動部３２ａに対し回動自在に支承されたアーム３２ｂの先端に吸着パッド３２ｃを備えている。吸着パッド３２ｃは、モールドプレス成形型５０の下型上にある光学ガラスを真空吸着し、搬出ハンドラ３２による搬送を可能にする。アーム３２ｂの回動により吸着された光学ガラスＧ１は、搬出部３１下に搬送され、ここに設置された図示しない昇降手段上に置かれる。アーム３２ｂの待避後に、該昇降手段が上昇され、光学ガラスＧ１は搬出部３１へ受け渡される。
【００３０】
成形室３０はその前面側に開閉扉３５を備えており、開閉扉３５は、プレス成形装置１０の保守、点検時に、作業者が成形室内部にアクセスするためのものである。開閉扉３５の周囲には、シール部材３５ａが備えられており、プレス時に開閉扉３５を閉じた状態で、成形室３０内の気密性が保証される。開閉扉３５は、またガラス製（例えば石英ガラス）の窓３５ｂを備えており、ここよりプレス成形の様子が外部から視認できるようになっている。
【００３１】
加熱室２０と成形室３０を連通している通路４０は、供給ハンドラ２３によるガラスプリフォームＧの加熱室２０から成形室３０への受け渡しを可能とすると共に、両室相互間における気体の交換を可能にする。これによって、プレス成型時においては、加熱室２０と成形室３０の気圧、ガス濃度及び温度は略一定にされる。通路４０には気密バルブ４１が配置されており、この気密バルブ４１を閉じると、加熱室２０と成形室３０の間が気密状態で遮断される。気密バルブ４１は、プレス成形時においては全開状態とされるが、作業者による成形室３０内の保守又は点検時には閉鎖され、加熱室２０側の気密状態が保持される。
【００３２】
（モールドプレス成形型）
図２(ａ)および(ｂ)は、プレス装置３３におけるモールドプレス成形型５０の型開き状態を示す概略断面図、およびプレス状態（型閉め状態）を示す概略断面図である。これらの図に示すように、モールドプレス成形型５０は、対向配置された上型５１および下型５２と、円筒状の胴型５３とを備えている。上型５１は上型支持部材（上型支持台５４および上母型５６）によって下向き状態で垂直に支持されており、下型５２は下型支持台５５の上面部分５５ａに上向き状態で垂直に支持されている。上型支持台５４の下面５４ａには、上型５１を同軸状態で取り囲む円筒状の上母型５６が垂直に固定されており、胴型５３は、これらの間に同軸状態に装着されている。下型支持台５５の上面５５ａには、下型５２を同軸状態で取り囲む円筒状の下母型５７が垂直に固定されている。尚、ここでは、上型支持台５４と上母型５６とによって上型５１を支持し（上型支持部材）、下型支持台５５と下母型５７とによって下型５２を支持（下型支持部材）している。
【００３３】
各部の構造を詳細に説明すると、上型５１は大径部分５１ａと、この下端から同軸状態で下方に延びている小径部分５１ｂと、この小径部分５１ｂの下端面に形成された成形面５１ｃを備えている。胴型５３は上半部分５３ａが大径とされ、その下半部分５３ｂが小径とされ、これらの内周面５３ｃ、５３ｄの間には円環状の段面５３ｅが形成されている。同様に、これらの外周面にも円環状段面５３ｆが形成されている。上母型５６には、この形状の胴型５３の上半部分５３ａが同軸状態に装着され、上母型５６の下端開口部は小径とされ、ここから胴型５３の下半部分５３ｂが下方に突出している。
【００３４】
胴型５３には上型５１が同軸状態で挿入されている。型開き状態においては、上型５１が自重によって最下位置にあり、上型５１の段面５１ｄが、胴型５３の段面５３ｅに当接している。上型上面と上型支持台５４の下面５４ａの間には隙間が形成されている。
【００３５】
一方、下型５２は、下側の大径部分５２ａと、その上端から同軸状態に上方に延びている小径部分５２ｂを備え、当該小径部分５２ｂの上端面が成形面５２ｃとなっている。この下型５２を同軸状態で取り囲んでいる下母型５７は、下端側が大径内周面５７ａとされ、上側が小径内周面５７ｂとされ、これらの間に形成されている下向きの円環状の段面５７ｃによって、下型５２の上下方向の移動が拘束されている。しかるに、下母型５７の大径内周面５７ａと、下型５２の大径部分５２ａの外周面５２ｄとの間には所定のクリアランスΔが形成されており、このクリアランス分だけ、下型５２は、下型支持台５５の上面５５ａに沿って水平方向（型閉め・型開き方向に直交する直交方向）に摺動可能となっている。すなわち、本例では、下型５２が摺動可能部材とされている。
【００３６】
次に、下型５２の小径部分５２ｂと下母型５５の小径内周面５７ｂの間には上方に開口した円環状の挿入溝５９が形成されている。この挿入溝５９には、胴型５３の小径部分５３ｂの下端部分を挿入可能となっている。胴型５３の小径部分５３ｂの円環状の下端面５３ｇは、下型５２の挿入、ガイドが円滑に行われるように、Ｒ面取り、Ｃ面取りなどが施されたガイド部５３ｇとされている。このガイド部５３ｇは、下型５２が水平方向に上記クリアランスΔの範囲内で最大限に移動しても、下型５２を受け入れ可能な開口径を有している。つまり、下型５２の移動方向におけるガイド部５３ｇの寸法は、上記クリアランスΔよりも大きく設定しておくことが好ましい。
【００３７】
本例では、下型支持台５５がエアーシリンダなどからなる昇降機構（図示せず）に取り付けられており、この下型支持台５５に乗っている下型５２が昇降して、プレス動作（型閉め動作）および型開き動作が行われるようになっている。勿論、上型５１を昇降させるようにしてもよく、双方をともに昇降させるようにすることも可能である。
【００３８】
型閉め状態（プレス状態）においては、図２(ｂ)に示すように、上昇した下型５２の小径部分５２ｂが胴型５３の下側開口からその内部に摺動自在の状態で挿入される。上型５１が押し上げられて、上型上面が上型支持台５４の下面５４ａに当接し、上型５１の段面５１ｄと、胴型５３の段面５３ｅの間に隙間が形成される。成形体の肉厚が一旦ここで規定されるが、この後、上下型５１、５２と成形体の密着を維持したまま冷却を行うと、成形体の熱収縮に追従して、上型５１が僅かに下降する。このように、成形面５１ｃ、５２ｃが当該ガラスに転写され、プレス成形体である光学ガラスＧ１が得られる。
【００３９】
ここで、下型５２の底面５２ｅ、および当該底面５２ｅが乗っている下型支持台５５の上面部分５５ａのうち、少なくとも一方の面は潤滑処理が施された潤滑処理面とされている。この結果、下型５２は下型支持台５５の上面部分５５ａに沿って水平方向に円滑に摺動可能である。摺動可能量は、前述のように、下型５２の大径部分５２ａの外周面と下母型５７の大径内周面５７ａの間に形成されているクリアランスΔによって規定される。クリアランスΔは５〜100ミクロンの範囲とすることができる。好ましくは５〜50ミクロンである。このクリアランスΔが小さすぎると、下型５２と下母型５７の熱膨張差によってクリアランスが無くなり、下型５２が移動（摺動）できなくなる場合がある。さらに、複数個取りのプレス成形をする場合に、クリアランスΔが小さすぎると、各型の位置精度の許容範囲が小さくなる上、かじりの発生や型閉め不能になる虞がある。逆に、クリアランスΔが大きすぎると、下型５２の移動許容範囲が過大になることから、胴型が下型の成形面に当ったり、型閉め不能になる虞がある。
【００４０】
なお、本例では、上型５１と上母型５６の間に胴型５３が保持されているが、この代わりに、下型５２と下母型５７の間に胴型５３が保持された構成とすることも可能である。この場合には、下型５２および胴型５３を、水平方向に摺動可能な状態で下型支持台５５によって支持すればよい（すなわち、下型５２および胴型５３を摺動可能部材とすることができる。）。また、下型５２および胴型５３の側、あるいは下型支持台５５の側の面を潤滑処理面とすればよい。勿論、双方の面を潤滑処理面としてもよい。
【００４１】
また、上型５１、下型５２、胴型５３の素材としては、例えば、炭化珪素、珪素、窒化珪素、炭化タングステン、酸化アルミニウムや炭化チタンのサーメットを用いることができる。これらの素材からなる型の表面に、ダイヤモンド、耐熱金属、貴金属合金、炭化物、窒化物、硼化物、酸化物などのセラミックスなどを被覆してもよい。特に、炭化珪素焼結体上にＣＶＤ法により炭化珪素膜を形成して、仕上がり形状に加工した後に、ガラス素材と成形面との離型性を向上させるために離型膜、例えば、炭素系膜を成形面に形成することが望ましい。
【００４２】
また、下型５２の小径部分５２ｂの外周面と、胴型５３の下半部分５３ｂの内周面５３ｄとの間のクリアランスΔ１が大きすぎると、上型５１と下型５２の軸がずれ、ティルトやシフトなどの偏心不良を招く。したがって、下型５２の小径部分５２ｂの外周面と、胴型５３の下半部分内周面５３ｄとの間のクリアランスを、５〜10ミクロンの範囲内に設定することが望ましい。特に、数ミクロンに設定することが望ましい。
【００４３】
（プレス成形動作）
次に、図３は、プレス成形装置１０による光学ガラスＧ１の成形の手順を示す概略フローチャートである。プレス成形装置１０においては、その搬入部２１より順次ガラスプリフォームＧが装置内に供給され、連続的に光学ガラスがプレス成形されるが、ここでは、一つの光学ガラスＧ１の成形に着目して、その手順を説明する。
【００４４】
（ａ）搬入工程
成形に先立って、加熱室２０および成形室３０の内部の気体は、非酸化性ガスにガス交換される。例えば、非酸化性ガスが常時室内に供給されて、正圧状態に保たれる。この非酸化性ガス雰囲気中で、ガラス加熱装置２２および型加熱装置３４が通電され、所定の温度に維持される。この状態で、通路４０の気密バルブ４１が開かれている。
【００４５】
最初の工程で、加熱室２０にガラスプリフォームＧが供給される（ステップＳＴ５０１）。具体的には、ガラスプリフォームＧは、最初に搬入部２１の搬入室内へ置かれ、ここを排気後ガス置換してから、加熱室２０に供給される。ガラスプリフォームの供給時に、供給ハンドラ２３のアーム２４は、搬入部２１の下方に位置しており、搬入室からのガラスプリフォームは、供給ハンドラ２３の浮上皿２５上に置かれる。
【００４６】
（ｂ）ガラスプリフォーム加熱工程
供給ハンドラ２３は、ガラスプリフォームＧを受け取ると、直ちにそのアームを回転し、その浮上皿２５をガラス加熱装置２２上へ移動する。ここで、浮上皿２５には、非酸化性ガスがその下方から噴出され、したがって、ガラスプリフォームＧは、浮上皿２５上で浮上しながら加熱軟化される（ステップＳＴ５０２）。ガラスプリフォームＧは、その温度が、１０6〜１０8ポアズの粘度に対応する温度になるまで加熱される。
【００４７】
（ｃ）成形型加熱工程
また、加熱されたガラスプリフォームＧがモールドプレス成形型５０に供給される時点で、当該モールドプレス成形型５０の温度が、ガラスの１０8〜１０12ポアズの粘度に対応する温度となっているように、型加熱装置３４による誘導加熱によって、モールドプレス成形型５０が予熱される。
【００４８】
ここで、加熱される上下の型５１、５２の温度設定値は、上記のように上下の型５１、５２とも同一でもよいし、温度差を設けても良い。例えば、成形体の形状や径によって、上型５１よりも下型５２を高温にしたり、上型５１よりも下型５２を低温にすることができる。温度差をつける場合には、上下の型５１、５２の温度差は２〜15℃の範囲内とすることが望ましい。
【００４９】
（ｄ）ガラスプリフォーム供給工程
この後は、供給ハンドラ２３を駆動して当該ガラスプリフォームＧを成形室３０におけるプレス装置３３の下型５２の成形面５２ｃに供給する（ステップＳＴ５０３）。すなわち、加熱位置からアーム２４を更に回転させ、浮上皿２５が通路４０を臨む位置へ来たところで停止し、次いでアーム２４を伸長して浮上皿２５をプレス装置３３における型開き状態にあるモールドプレス成形型５０まで伸ばし、浮上皿２５上のガラスプリフォームＧを下型５２上へ落下させる。その後、供給ハンドラ２３は、アームを後退させて初期位置、すなわち搬入部２１の下へ移動し、次のガラスプリフォームを受け取るために待機される。
【００５０】
軟化したガラスプリフォームＧを搬送して下型５２に供給するときに、ガラスプリフォームＧが搬送機構の部材に接触すると、表面に欠陥ができやすい。表面に欠陥ができると、成形される光学ガラスＧ１の面形状に悪影響がでる。よって、軟化したガラスプリフォームＧを気体によって浮上させた状態で搬送して下型に落下させる本例の供給ハンドラ２３を用いることは、かかる弊害を防止する上で有利である。
【００５１】
（ｅ）プレス工程
図２（ａ）に示すように、下型５２にガラスプリフォームＧが供給され、アームがモールドプレス成形型５０から後退すると、直ちに、型閉め（プレス動作）が開始する。図２（ｂ）に示すように、下型５２が上昇し、上型５１との間でガラスプリフォームＧをプレスし、所望の光学ガラスＧ１を成形する（ステップＳＴ５０４）。プレスのための下型５２のストロームは、成形する光学ガラスＧ１の肉厚に基づき、予め設定された値であり、次工程の冷却工程において、成形後の光学ガラスＧ１が熱収縮する分を見込んで定めた量とすることができる。また、プレス成形の速度は、一般に、３〜６００mm／分であることが望ましい。直径が１５mm以上のガラスレンズを成形する場合には、３〜８０mm／分とすることが望ましい。また、プレスの手順は、成形する光学ガラスの形状や大きさに応じて、任意に設定することができる。例えば、初期加圧の後に、荷重を開放した後に、二次加圧を行うなどの複数回の加圧を行う手順を採用することもできる。
【００５２】
ここで、本例のモールドプレス成形型５０においては、下型５２が水平方向に摺動可能な状態で下型支持台５５の上面部分５５ａによって支持されている。また、上面部分５５ａおよび下型底面５２ａのうち、少なくとも一方の面は潤滑処理が施されている。したがって、型閉め時において、上型５１と下型５２の間に軸ずれが発生していても、胴型５３に下型５２が挿入する際に、当該胴型５３が下型５２に機械的に係合して当該下型５２が水平方向にガイドされて移動して、自動的に、上下の型５１、５２の軸合わせが行われ、この状態でプレスが行われる。下型５２は潤滑処理された面（５２ｅあるいは５５ａ）に沿って円滑に水平方向に摺動可能であるので、型閉め時に、胴型５３の下端面５３ｇの一部が下型５２の外周縁に片当り状態になっても、胴型５３と下型５２に無理な応力が作用することなく、下型５２が水平方向に移動し、速やかに胴型５３に挿入され、上下の型が同軸状態となる。よって、胴型５３および下型５２に擦れやかじりが生ずることなく、下型５２が上型５１と同軸状態となるように位置補正が行われ、プレス成形を高精度で行うことができる。
【００５３】
（ｆ）冷却・離型工程
一方、下型５２の上昇と同時に、型加熱装置３４は断電され、また、非酸化性ガスが成形型の母型内に流入されると共に外からも吹き付けられ、これによってモールドプレス成形型５０が冷却される（ステップＳＴ５０５）。そして、成形型５０の温度がガラスの転移点以下になったところで、下型５２を下降して離型し、光学ガラスＧ１を搬出可能とする（ステップＳＴ５０６）。
【００５４】
また、割れや放射傷の発生を防止するために、冷却速度は、冷却開始から離型までの平均値として、50〜200℃／分とすることができる。冷却開始の冷却速度は、平均の冷却速度より小さい方が、割れ防止の観点から好ましく、離型温度に近づくに従って冷却速度を上げることが望ましい。離型温度は、ガラス転移点Ｔｇ付近以下とすることができるが、一般には、（Ｔｇ−50℃）からＴｇまでの範囲内の値とすることが望ましい。
【００５５】
（ｇ）取り出し工程
次いで、搬出ハンドラ３２によって、下型５２上の光学ガラスＧ１を搬出部３１へ搬送する（ステップＳＴ５０７）。すなわち、図１において想像線で示すように、搬出ハンドラ３２を駆動して、そのアーム３２ｂを回転し、先端の吸着パッド３２ｃを下型上へ移動する。吸着パッド３２ｃによって下型上の光学ガラスＧ１を吸着し、アーム３２ｂを回転させて、これを搬出部３１下方の昇降手段へ搬送し、吸着パッド３２ｃの吸着を解除して、昇降手段上へ光学ガラスＧ１を渡す。
【００５６】
（ｈ）搬出工程
次に、昇降手段を上昇して搬出部３１の搬出室内を介し、成形室３０外へ光学ガラスＧ１を搬出する（ステップＳＴ５０８）。型加熱装置３４は、光学ガラスＧ１が下型から搬出されると直ちに通電され、次のプレス成形に備えて成形型を所定温度にまで加熱する。
【００５７】
以上の手順(ａ)〜(ｈ)を繰り返し行うことにより、効率的に光学ガラスＧ１を製造することができる。
【００５８】
なお、プレス成形対象の光学ガラスの形状については、特に制限はなく、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ、両凹レンズなどの成形を行うことができる。成形体の大きさについても特に制限はないが、一般には直径２mm程度から３５mm程度のものを成形できる。２mm以下の場合にはガラス素材が冷え易いので、割れ易くなり、３５mm以上では成形に時間を要すると共に、良好な面を得ることが著しく困難となるからである。さらに、光学ガラスの形状は球面、非球面、あるいはこれらの組み合わせとすることができる。
【００５９】
（下型底面、下型支持台上面部分の潤滑処理）
上記のように、本例のモールドプレス成形型５０では、その下型５２が下型支持台５５の上面部分５５ａに沿って水平方向に円滑に摺動できるように、下型底面５２ｅおよび下型支持台の上面部分５５ａのうち、少なくとも一方の面に潤滑処理を施してある。潤滑処理としては、プレス成形時の高温によって劣化することの無い耐熱性に優れていることが必要であり、固体潤滑膜を形成することが望ましい。
【００６０】
固体潤滑膜を形成する場合に用いる固体潤滑剤としては、例えば、グラファイト、二硫化モリブデン、窒化ホウ素を用いることができる。グラファイト構造は、その結晶構造により基体表面に優れた滑り性を与える。また、二硫化モリブデンも、同様に層状の結晶構造により、優れた滑り性を与えることができる。窒化ホウ素の場合には、ｈ−ＢＮを用いることが望ましく、層状の結晶構造により、良好な滑り性を与えることができる。
【００６１】
固体潤滑膜の成膜方法としては、固体潤滑剤と基体との相互摩擦による方法（特にグラファイトの場合）や、化学蒸着法、真空蒸着法、イオン照射法、スパッタ法、高速噴射法（特に、ｈ−BN、二硫化モリブデンの場合）などの公知の成膜方法を採用できる。また、固体潤滑膜の成膜強度を高めるためには、ブラスト法や化学的エッチング、陽極酸化処理などの前処理（粗面化処理）を、予め施しておけばよい。
【００６２】
次に、プレス成形動作が繰り返し行われると固体潤滑膜が消耗する。したがって、プレス成形動作が所定回数行われた後には、形成した固体潤滑膜の再生処理を行うことが好ましい。例えば、グラファイトの場合には、消耗した固体潤滑膜を酸素プラズマアッシングによって除去し、ついで酸処理を行うことにより、消耗した固体潤滑膜膜を除去して新たに成膜処理を行うことができる。このような簡便な再生処理が行える点で、潤滑剤としてグラファイトを用いることは極めて有効である。
【００６３】
さらに、成形型がプレス成形時に成形素材（ガラス）と融着することを防止する目的で、成形面に離型膜を設けることが好ましい。離型膜に炭素含有膜を用いる場合には、離型膜の再生処理を上記潤滑膜の再生処理と同時に行えるという点においても有利である。また、グラファイトは高温下においても化学的に極めて不活性であるため、部材間の接触、摩擦によっても劣化しないので好ましい。
【００６４】
一方、固体潤滑剤の平均粒径は、胴型５３と下型５２のクリアランスより大きいことが好ましい。すなわち、胴型５３の小径部分５３ｂの内周面５３ｄと下型５２の小径部分５２ｂの外周面との間のクリアランスよりも固体潤滑剤の平均粒径が大きいことが望ましい。このようにすることで、下型５２の摺動によって固体潤滑剤の磨耗粉が生じても、摩耗粉が成形面５２ｃに回り込んで成形体を汚染することが無い。
【００６５】
前述のように、このクリアランスは５〜10ミクロンに設定されるので、例えば、グラファイトの場合は15〜25ミクロン、二硫化モリブデンの場合は10〜15ミクロン、ｈ−BNの場合は12〜18ミクロン程度の粒径とすることが好ましい。
【００６６】
（モールドプレス成形型の別の例）
次に、図４は、本発明を適用したモールドプレス成形型の別の構成例を示す概略構成図および、ｂ−ｂの方向から見た場合の矢視図である。本例のモールドプレス成形型１００は、上記のモールドプレス成形型５０の代わりに用いることができる。
【００６７】
本例のモールドプレス成形型１００は、一定間隔で水平方向に一列に配列された４組の成形型１０１〜１０４を備え、これらは、それぞれ、上型１１１、下型１１２および胴型１１３を備えている。したがって、先に述べたモールドプレス成形型５０がタンデムに４個配列された構成と等価なものである。
【００６８】
しかるに、本例では、各成形型１０１〜１０４の上型１１１は共通の上型支持台１２１と上母型１２２とからなる上型支持部材により支持されている。また、上型支持台１２１の下面１２１ａに取り付けた共通の上母型１２２と、各上型１１１との間に、各胴型１１３が同軸状態で取り付けられている。上型支持台１２１は固定側主軸１３１によって支持されている。同様に、各成形型１０１〜１０４の下型１１２も、共通の下型支持台１４１の上面１４１ａに支持され、当該上面１４１ａに固定した共通の下母型１４２と各下型１１２の間に、各胴型１１３の下端部分を挿入可能である。下型支持台１４１は駆動側主軸１５１によって支持され、下型の側が昇降して、型閉め動作（プレス動作）および型開き動作が行われる。
【００６９】
上型支持台１２１の左右の端には、位置決めピン１６１が上母型１２２を貫通して下方に垂直に延びており、下母型１４２の対応する部位には、これらを受入可能な位置決め孔１６２が形成されている。
【００７０】
本例における各上型１１１、下型１１２、胴型１１３の形状は、先に述べたモールドプレス成形型５０における場合と同様である。また、各下型１１２は下型支持台１４１の上面１４１ａに沿って水平方向に摺動可能であり、各下型１１２の底面１１２ｅと、これが摺動する下型支持台上面１４１ａのうち、少なくとも一方の面には潤滑処理が施されている。潤滑処理の方法などについても先に述べたモールドプレス成形型５０の場合と同様とすることができるので、説明を省略する。
【００７１】
この構成のモールドプレス成形型１００においては、例えば、図４において想像線Ａで示す下降位置において、各下型１１２の成形面１１２ｃに予熱後のガラスプリフォームＧが供給される。この後は、型閉め動作が開始され、ガラスプリフォームＧが上型１１１および下型１１２の間でプレス成形される。したがって、同時に４個のガラスプレス成形品を成形することができる。
【００７２】
型閉め時には、各下型１１２の上昇に伴って、各下型１１２と下母型１４２の間に形成されている円環状の差込溝１４１ａに、上型側の各胴型１１３の下端部分が差し込まれる。上型１１１と下型１１２が同軸状態であれば、下型１１２は円滑に胴型１１３の下側開口から挿入される。しかるに、軸ずれのある場合には、胴型１１３の下端面１１３ｇの内周縁部分が下型１１２の外周縁部分に片当り状態になる。下型１１２は水平方向に摺動可能であり、潤滑処理が施されているので小さな力で摺動可能である。したがって、胴型１１３が下型１１２に当ると、胴型１１３によって下型１１２が押されて水平方向に摺動して、速やかに胴型１１３内に挿入される。この結果、上型１１１と下型１１２の同軸状態が形成される。よって、上下の型１１１、１１２に軸ずれが発生している場合であっても、下型１１２と胴型１１３の摺動部分に噛みこみ、かじりを生ずることなく、上下の型１１１、１１２、を同軸状態にすることができ、プレス成形の成形精度を高めることができる。
【００７３】
特に、本例のように共通の上型支持台１２１に複数の上型１１１が支持され、共通の下型支持台１４１に複数の下型１１２が支持されている場合には、プレス成形に先立って成形型を予熱すると、上型支持台１２１、下型支持台１４１には全体として大きな熱変形が生ずる可能性がある。また、熱変形による各型の位置変位は一定でない。熱変形が大きいと、そこに支持されている上型１１１、あるいは下型１１２に軸ずれ、軸の倒れが生ずる可能性が高い。予熱状態で型閉めを行うと、各下型１１２と各胴型１１３の間に噛みこみやかじりが発生し、また、それが原因となって、十分なプレス荷重が各成形型に作用しないという弊害、あるいは、プレス荷重が不均一に作用するという弊害が発生する。しかしながら、本例のモールドプレス成形型１００においては、各下型１１２を水平方向に摺動可能とし、潤滑処理を施すことにより各下型１１２を円滑に摺動できるようにしてある。したがって、共通の型支持台に取り付けられる多数個の成形型を用いて同時にプレス成形を行う際に、かじりや噛みこみを起こすことなく各上型および下型の同軸状態を形成できるので、各成形型に十分なプレス荷重を作用させることができ、また、均一にプレス荷重を作用させることができる。さらに、安定な連続プレスが行えることから量産上のメリットは大きい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明を適用したモールドプレス成形型が組み込まれているプレス成形装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１のモールドプレス成形型の型開き状態および型閉め状態（プレス状態）をそれぞれ示す概略断面図である。
【図３】図１のプレス成形装置によるプレス成形動作を示す概略フローチャートである。
【図４】本発明を適用したモールドプレス成形型の別の例を示す概略断面図、およびその矢印ｂの方向から見た場合の矢視図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  プレス成形装置、２０  加熱室、２２  加熱装置、３０  成形室、３４  加熱装置、４０  通路、５０、１００  モールドプレス成形片、５１、１１１  上型、５２、１１２  下型、５２ｅ、１１２ｅ  底面、５３、１１３  胴型、５４、１２１  上型支持台、５５、１４１  下型支持台、５５ａ、１４１ａ  上面、Δ１  クリアランス
【図１】
2006083026.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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